JP2001356722A - 表示装置、表示装置用多層構造体および表示装置用発光ダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示面における実質的に任意の位置に差込み
可能な発光ダイオードを具えた表示装置を実現するこ
と。 【解決手段】 本発明の表示装置は、第１と第２と第３
の絶縁性発泡プラスチック層（１１、１２、１３）と、
第１と第２の発泡プラスチック層の間の第１の導電層
（２１）と、第２と第３の発泡プラスチック層の間の第
２の導電層（２２）とを有する多層構造体（１０）を具
え、さらに、多層構造体の表示面における実質的に任意
の位置に差込み可能な複数の発光ダイオード（３１）を
具える。第１と第２の導電層は少なくとも繊維を含んで
いる層である。各発光ダイオードは長い端子（４２）と
短い端子（４３）を有する。長い端子は第１の導電層に
対する絶縁被覆（４４）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層構造の構造体
の表示面における実質的に任意の位置に複数の発光素子
が取付けられる表示装置、およびそのような表示装置用
の多層構造体および発光素子に関する。

【０００２】

【従来技術】複数枚の板状電気導体と複数枚の板状絶縁
体を有するボードに、短い電極プラグと所要部分を絶縁
した長い電極プラグとを有する発光ダイオードがさされ
た構成の電光板は知られている。

【０００３】導電性物質の微粉が混入されたゴムまたは
合成樹脂または金属製の２枚の導電性薄板とその間に挟
まれた絶縁性薄板とからなる表示板に、短い電極と絶縁
被覆層を有する長い電極とを有する発光ダイオードが嵌
挿される位置表示装置が知られている。

【０００４】金属箔または導電性樹脂の２または３つの
導電層と軟質合成樹脂の２または３つの絶縁層とからな
る積層シートに、先端部以外が絶縁被覆された長接触針
と短接触針とを有する発光ダイオードを挿入接触させた
表示装置が知られている。

【０００５】しかし、そのような従来の表示装置では発
光ダイオードの端子（リード・フレーム）と導電層との
接触が不充分および不安定で、発光ダイオードの中には
その端子との間の充分な電気的接触が得られずに発光し
損なったり、時間経過とともにその接触部分が酸化して
給電できなくなる傾向があった。また、そのような従来
の表示装置では点灯される発光素子の領域を選択できな
い。

【０００６】本発明の１つの目的は、表示装置の表示面
における実質的に任意の位置に発光素子を取付けること
ができる表示装置を実現することである。本発明の別の
目的は、表示装置用の多層構造体において差し込まれる
発光素子端子との間に安定性した導電性接触を形成する
導電層を実現することである。本発明のさらに別の目的
は、点灯される発光素子の領域を選択できる表示装置を
実現することである。

【０００７】

【発明の概要】上述の問題を解決するため、本発明の表
示装置（１）は、表示面側からそれぞれ順に配置された
第１と第２と第３の絶縁性層（１１、１２、１３）と、
第１と第２の絶縁性層の間に挟まれた第１の導電性層
（２１）と、第２と第３の絶縁性層の間に挟まれた第２
の導電性層（２２）とを有する多層構造体（１０）と；
多層構造体の表示面に取付けられる複数の発光素子（３
１）と、を具える。第１と第２と第３の絶縁性層は、針
状物によって突き刺して孔を開けることができる素材で
できている。第１と第２の導電性層は、針状物によって
突き刺して孔を開けることができる繊維を含む層であ
る。複数の発光素子の各々は長い導体端子（４２）と短
い導体端子（４３）とを有する。その両導体端子の対は
多層構造体に表示面側から差込まれる。その両導体端子
の対は多層構造体の表示面における実質的に任意の位置
に差込み可能である。長い導体端子は、多層構造体に表
示面側から差込まれることによって第１と第２の絶縁性
層と第１の導電性層とを貫通して第２の導電性層に接触
する。長い導体端子は、多層構造体における第１の導電
性層の位置に対応する部分に（即ち、多層構造体に差込
まれたときに第１の導電性層と接触する部分に）絶縁被
覆（４４）を有していて第１の導電性層から絶縁され
る。短い導体端子は、多層構造体に表示面側から差込ま
れることによって第１の絶縁性層を貫通して第１の導電
性層に接触する。

【０００８】本発明の別の特徴によれば、第１と第２と
第３の絶縁性層は絶縁性発泡プラスチックからなる。本
発明のさらに別の特徴によれば、第１と第２の導電性層
のうちの少なくとも一方は、互いに分離された任意の形
状の複数の領域に分割されている。本発明のさらに別の
特徴によれば、発光素子の長い導体端子は、発光素子の
短い導体端子の長さに対応する発光部側の端子部分の少
なくとも所定の一部に絶縁被覆を有する。その絶縁被覆
は、テーパ形状または先細の形状を有する。

【０００９】

【発明の効果】本発明の構成によれば、上述の目的を達
成することができる。また、本発明によれば、表示装置
におけるその発光素子の取付けの位置の柔軟性およびそ
の取付けの安定性が得られ、また、芸術性または意匠性
のある点描形態の画像を表示装置上で表現することがで
きる。

【００１０】本発明の実施形態の特徴によれば、第１と
第２の導電性層は織布または不織布を含む層からなり、
織布または不織布は発光素子の導体端子との間に安定し
た電気的接触を形成する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による表示装置の
一実施形態である多層構造のサインボード１の外観（斜
視図）を示している。サインボード１は、３つの絶縁層
（即ち絶縁性層）として互いに重ねられた絶縁性の３枚
のボードまたは板１１、１２および１３と、その互いに
隣接するボードの間にそれぞれ挟まれた柔軟な２つの導
電層（即ち導電性層）２１および２２とを有する多層構
造体である多層ボード１０を具え；さらに、この多層ボ
ード１０の一方の表示面１５に取付けられた発光素子ま
たは発光半導体素子としての複数の発光ダイオード３１
を具えている。多層構造体およびその表示面の形状は、
図１の実施形態では平坦な（平面状の）長方形状である
が、円形状、楕円形状または星形状等の任意の面形状で
もよく、また、球面状、円筒状または円錐状等の任意の
湾曲面を有するものであってもよい。導電層２１または
２２の一方を負極とし他方を正極として直流電源１６の
給電線にそれぞれ接続する。

【００１２】図２および３は、本発明の表示装置の構成
および動作の原理を説明するための図である。図３は、
線３−３で切った図２のサインボードの垂直断面図であ
る。図２および図３において、各発光ダイオード３１は
発光部４１と正極および負極の２本の導体端子４２およ
び４３からなる１対の端子とを有し、その２本の端子は
それぞれ対応する極性の導電層の表示面からの深さに対
応した異なる長さを有する。その長い方の端子４２は、
少なくとも導電層２１と接触する端子部分に絶縁被覆４
４が施されており、好ましくはその端子部分を含むその
発光部４１側の根本４６から中間部４７までの範囲の端
子表面に絶縁被覆４４が施されている。絶縁被覆が施さ
れるその根本から中間部までの距離は１つの絶縁層１１
と１つの導電層２１の合計の厚さより幾分長くなるよう
に設定される。なお、各図面において、共通のまたは対
応する構成要素には同じ番号が付されている。

【００１３】図２および３において、上述のように構成
された多層構造体である多層ボード１０の２つの導電層
２１および２２に、必要に応じて可変抵抗２８を介して
直流電源（約２Ｖ）の負極および正極をそれぞれ接続
し、多層ボードの表示面１５に発光ダイオード３１を差
込むと、発光ダイオード３１の長短２つの端子間に順方
向電流（約２０ｍＡ）が流れて発光する。長い端子４２
の発光部４１側から中間部４７にわたって施した絶縁被
覆４４によって端子４２と導電層２１の間の導通が阻止
される。

【００１４】次に、絶縁層として使用される絶縁性ボー
ド１１、１２、１３の構成を説明する。図１〜３におけ
る絶縁性ボード１１、１２、１３は、その材質が或る程
度柔らかく、適度の圧縮硬さを有していて変形しにく
く、針状物を突き刺すことにより容易に孔を形成するこ
とができるものが好ましい。この実施形態では、絶縁性
ボードとして、発泡プラスチック・ボード（例えば厚さ
１０ｍｍまたは５ｍｍのボード）を使用する。そのボー
ドの発泡プラスチックとしては、典型的には発泡ポリス
チレン（いわゆる発泡スチロール）を用いるが、その
他、例えば発泡ポリウレタン、ポリエチレン等を用いて
もよい。また、絶縁層として例えば絶縁性の化学繊維の
ような繊維の層を用いてもよい。実施例として、それぞ
れ厚さ１０ｍｍまたは５ｍｍの３枚のボードとその間に
挟まれた２つの導電層とからなる、合計の厚さ（Ｔ）約
３０ｍｍ〜約１５ｍｍ、高さ（Ｈ）約７５ｍｍ〜約９０
０ｍｍ、幅（Ｗ）約７５ｍｍ〜約６００ｍｍの様々な寸
法の多層ボードを試作した。

【００１５】そのような発泡プラスチック・ボードにお
いて、カーペット固定用ピン（鋲）等の先端の尖った針
をボードに突き刺してガイド用の孔４８を先に形成しそ
の孔に発光ダイオードの端子を挿入すると、多層ボード
への端子の差込みが簡単になる（図３）。また、通常の
発光ダイオードにおける剛性を有する端子（リード・フ
レーム）であれば、図５に示されているように、ガイド
孔を形成することなくその端子を直接そのボードに突き
刺すことができる。多層ボードは、端縁部の少なくとも
一部に、例えば四隅に絶縁性の接着テープ２５を貼って
固定すればよい（図１）。その代替手段として、多層ボ
ードの周辺部、例えば四隅にボルト貫通孔を形成して絶
縁性プラスチックのボルトとナットによって多層ボード
を固定してもよい。多層ボードの表示面側の表面にパル
プ紙または塗料が載りやすいプラスチック・ペーパを接
着剤で貼り合わせてサインボード表示面を形成すると、
その表示面に色を塗ったり絵を描いたりすることができ
る。

【００１６】次に、導電層２１、２２の構成を説明す
る。導電層２１、２２は、発光ダイオードの端子を差込
むためのガイド孔が上述のように針を突き刺すことによ
って容易に形成され、即ち穿孔が容易で、導電性が高
く、そのような導電層の孔と発光素子の端子との間に充
分な電気的接触が得られるものが好ましい。その各導電
層は単一層構造でも複数層構造でもよい。その導電層
は、穿孔が容易で柔軟なシート状の導電性材料、例え
ば、導体金属が被覆された導電性の布、目の細かいステ
ンレス網、スチール・ウール、または炭素繊維（カーボ
ンファイバ）の織布または不織布等のシート状繊維の材
料群の中から少なくとも１つ（１枚）、および場合によ
ってはさらにアルミニウム箔、銅箔またはシールド・ペ
ーパ等の材料群の中から１つ（１枚）を選択しまたは任
意の組合わせで複数選択して、単独でまたは積層して形
成する。その金属被覆を有する導電性布として、銅およ
び／またはニッケルが被覆された好ましくは合成繊維、
その他の化学繊維または天然繊維の織布または不織布を
用いればよい。その繊維素材は、例えばポリエステル、
アクリル、ナイロン等である。導電層としては、取扱い
の容易性、裁断成形の容易性および裂けにくさから導電
性の布を用いるのが好ましい。金属被覆を有する導電性
の合成繊維の織布または不織布は、繊維、糸または布に
銅またはニッケルのメッキを施し、またはその銅メッキ
の上にニッケル・メッキを施すことによって得られる。
試作品に用いた金属被覆を有する導電性布の厚さは概ね
約０．１〜０．２ｍｍであるが、この発明による導電層
としてはそれ以上の厚さの布を使用してもよい。その金
属被覆を有する布は１枚でも充分高い導電性が得られる
ことを発明者は確認した。

【００１７】図４（Ａ）は、複数の電導性布４００を積
層して形成した導電層２１または２２の例を示してい
る。図４（Ｂ）は、２枚のアルミニウム箔４０１とその
間に挟んだシート状のスチールウール４０２とで形成し
た導電層の例を示している。図４（Ｃ）は、２枚のアル
ミニウム箔とその間に挟んだ目の細かいステンレス網４
０３とで形成した導電層の例を示している。図４（Ｄ）
は、２枚のアルミニウム箔４０１とその間に挟んだ炭素
繊維不織布または織布４００とで形成した導電層の例を
示している。図４には示されていないが、銅および／ま
たはニッケルをコーティングした導電性の布を単独で導
電層を形成してもよい。上述のようなアルミニウム箔や
スチールたわし等の金属材で導電層を形成する場合は、
それに防錆剤（市販の接点復活剤）を塗布しておくと酸
化被覆が形成されにくくなり導電層と端子の間の接触が
良好に維持される。各導電層は、発泡プラスチック・ボ
ードの１つの面の全面または一部に接着剤または両面テ
ープを用いて接着するとずれにくくなる。シート状の複
数の導電性材料を積層して形成した導電層を用いる場合
にはその各シート状材料間を必要に応じて一部または全
面を接着剤または両面テープで互いに接着してもよい。

【００１８】次に、発光素子の構成を説明する。図１〜
３における差込まれる発光素子として使用される発光ダ
イオード３１は、一般的には市販の発光ダイオードを加
工して形成することができ、典型例としては、或る程度
の剛性を有する細長い針状のほぼ平行な２本の導体端子
（リード・フレーム、足）と、エポキシ樹脂等のプラス
チックに樹脂モールドされたＬＥＤ素子（ペレット）４
５を含んだ発光部４１とを有する発光ダイオードであ
る。そのような発光ダイオードには赤、黄、緑、青等の
相異なる色の種々の発光レベル（例、２Ｖ用、４Ｖ用）
を有するカラー発光ダイオードがある。発光素子として
は、入手の容易性、素子の寿命、サイズの小ささおよび
電圧バイアス方向による素子の選択性の点で、発光ダイ
オードを使用することが好ましいが、例えば、別の発光
半導体素子である電界発光セル（ＥＬセル）や、ほぼ平
行な２本の針状の端子が例えば半田付けによって固着さ
れた豆電球等を用いることも可能である。

【００１９】次に、図２および３を参照して発光ダイオ
ードの端子の構造を説明すると、発光ダイオード３１の
一方の端子（負極）４３は、第１の絶縁性ボード１１と
第１の導電層２１とを貫通して先端が第２の絶縁性ボー
ド１２の内部に達するような長さに短く切って長さを調
整する。発光ダイオードの他方の端子（正極）４２は、
第１の絶縁性ボード１１と第１の導電層２１と第２の絶
縁性ボード１２と第２の導電層２２を貫通して先端が第
３の絶縁性ボード１３の内部に達するような長い長さに
する。その他方の端子４２における端子の根本４６（発
光部４１側）から第２の絶縁性ボード１２の内部の中間
部４７までの範囲の端子部分に絶縁被覆４４を施して、
第１の導電層２１に対する絶縁を形成する。その絶縁被
覆は、端子根本４６側を太く端子先端側を細く例えばテ
ーパ状に形成すると、端子と孔の内壁との間の接触面積
が大きくなり、さらに発泡プラスチック材料の弾力性お
よび静止摩擦力との関係で端子をサインボードに差込ん
だときに発光ダイオードは多層ボードにより強く固定さ
れ、また先にガイド孔を形成しておく場合には大きなガ
イド孔を形成できるので端子の差込みがより容易にな
る。

【００２０】図５には、発光ダイオード３１の絶縁被覆
４４の様々な実施例が示されている。図５（Ａ）は、各
絶縁性ボードの厚さが１０ｍｍである場合、絶縁被覆
を、発光ダイオードの発光部側の根本から１５ｍｍまで
の端子部分の周面に、発光ダイオードの発光部のプラス
チックと同じプラスチック材料でテーパ状（先細）に一
体的に形成した例を示している。図５（Ｂ）は、絶縁被
覆を、上述の端子の部分に、発光ダイオードの発光部の
プラスチックと一体的に熱硬化性プラスチック接着剤等
でテーパ状に一体的に形成した例を示している。

【００２１】図５（Ｃ）は、絶縁被覆を、絶縁性の細長
い硬質、半硬質または軟質のプラスチックの中空チュー
ブ、またはゴムチューブ、例えば外径約１ｍｍのアルカ
リ樹脂チューブまたはテフロン（登録商標）・チューブ
で上述の端子部分を覆って形成した例を示している。そ
の場合、硬質プラスチック樹脂（例、フッ素樹脂）の中
空チューブを用いてその端部を斜めに切断して先細の形
状に加工しておくと、多層ボード１０に端子を直接突き
刺して発光ダイオードを取付けることもできる。この絶
縁被覆は、多層ボード１０に針等を突き刺して先にガイ
ド孔を形成し、次いでそのガイド孔にプラスチック・チ
ューブを挿入し、その孔に挿入されたチューブにその端
子を挿入して形成してもよい。その場合、そのプラスチ
ック・チューブがテーパ形状または先細の形状を有する
硬質プラスチック・チューブであれば、別の針等を突き
刺すことなく多層ボード１０に先にそのチューブを直接
突き刺し、そのチューブにその端子を挿入してもよい。
この場合、そのチューブおよびそれに挿入される端子の
多層ボードにおける位置が決まった後、端子を多層ボー
ドからいったん抜きそのチューブ内に接着剤を少量注入
してまたは端子の根本に接着剤を少量塗布して再度端子
を挿入すれば、端子がチューブ内に強く固定される。

【００２２】図５（Ｄ）は、絶縁被覆を、上述の端子部
分に絶縁性のプラスチック接着テープ（いわゆるセロハ
ンテープまたはビニルテープ）を巻いて形成した例を示
している。図５（Ｅ）は、２つの電極端子を同心的に形
成し、即ち一方の端子を中心軸に配置された針状電極と
し他方の端子を同心的に配置された管状電極とし、その
両電極間に絶縁性プラスチックを充填して絶縁被覆また
は電極間絶縁層を形成した例を示している。図示してい
ないが、絶縁被覆を、図５（Ｄ）と類似した形態で、上
述の端子部分にエナメル被覆または絶縁性接着剤被覆
（例、シンナーを溶剤とし塩化ビニル酢酸ビニル共重合
体を基材とした接着剤による被覆）をほぼ均一な厚さで
施して形成してもよい。

【００２３】発光ダイオードの端子に対する絶縁被覆の
接着性が良好な場合には、図６に示されているように発
光ダイオードの端子を多層ボードに直接突き刺すことも
できる。端子に対する絶縁被覆の接着性が悪い場合に
は、端子を多層ボードに直接突き刺すと絶縁被覆が剥が
れたり、めくれたり、外れたりすることがあるので、カ
ーペット固定用のピンの針等で多層ボードに図３に示さ
れているようなガイド孔４８を予め形成しておいて、そ
の孔に端子を挿入したほうがよい。

【００２４】発光ダイオードの各端子の先端部は、図７
に示されているように、先端部の周囲を鋭角に削って尖
らせると、導電層との間に良好な電気的接触が得やす
く、また多層ボードに突き刺しやすくなる。

【００２５】次に、図８（Ａ）を参照して、導電層２
１、２２と直流電源１６の給電線との間の結線方法を説
明する。図８（Ａ）に示されているように、電源からの
給電線として細い複数の銅線を含んだ多線ケーブル８１
を使用し、ケーブルの一端部において絶縁ビニル被覆を
剥がして複数の銅線を扇状に広げて導電層表面（例え
ば、アルミニウム箔または導電性繊維布の表面）に充分
接触させた状態でスプレー糊等を用いて固定するかまた
はその表面に半田付けすると、導電層との間に良好な接
触が形成される。

【００２６】次に、図８（Ｂ）を参照して、導電層２
１、２２と直流電源１６の給電線との間の別の結線方法
を説明する。図８（Ｂ）に示されているように、給電線
８２の一端を銅板の一方の面に半田付けして形成された
半田付け部分８８を有する概ね四角（例えば６ｍｍ×１
５ｍｍ）の小さい給電用銅板８４を電極として、導電層
表面（例えば、導電性繊維布の一表面）に接触するよう
に絶縁性ボード間に挿入するか、または絶縁性ボード間
の導電層内に（例えば、２枚の導電性繊維布の間に）挿
入すると、給電線８２と導電層の間の接続が簡単に形成
される。図８（Ｃ）に示されているように、給電用銅板
８４の周縁の少なくとも一部に鋸歯状部または先鋭な複
数の凸部（例えば山−谷間幅約１ｍｍ）を形成してその
各歯または各凸部を導電層表面と交差する方向に（図８
（Ｂ）では交互に上下に）折り曲げておいて導電層とと
もに絶縁性ボード間に挟むと、銅板８４が導電層に強く
固定され、また銅板と導電層の間の接触性が向上する。

【００２７】直流電源は、電池でもまたは交流電源に接
続された整流器および平滑キャパシタを含む直流電源で
もよく、各発光ダイオードに約２０ｍＡの電流が流れる
ように好ましくは可変抵抗または選択された固定抵抗を
介してその供給電流を調整する。また、抵抗内臓の発光
ダイオード（例えば定格電圧５Ｖのヒューレットパッカ
ード社製のもの）を使用すると別に抵抗を設ける必要が
なくなる。

【００２８】上述の導電層は配線ストリップ・パターン
の形に成形する必要がなく、上述の発光ダイオードは、
多層ボードの表示面のほぼ任意の位置に、導電層に半田
付けすることなく取付けることができ、またその位置か
ら取外すこともできるので、サインボード上の作品ので
きばえを見ながらその取付け位置を調整することができ
る。従って、芸術性または意匠性を考慮して点描感覚で
その作品を完成させることができる。発光ダイオードの
表示面（より詳しくいえば、下に導電層が存在する有効
表示面）上の配置が最終的に確定した後は発光ダイオー
ドの発光部４１の底面や端子の一部に接着剤を塗布して
多層ボードに固着してもよい。

【００２９】次に、図９の実施形態において、図１〜３
の場合と同様に、直流電源の負極は第１の導電層２１に
接続され正極は第２の導電層２２に接続されており、発
光ダイオード９１は、正極側端子（＋）が長く（Ｌ）そ
の一部に絶縁被覆が施され、負極側端子（-）が短い
（Ｓ）（以下、この型の発光ダイオードをここでは＋Ｌ
−Ｓ型という）。この実施形態においては、さらに、そ
の端子の極性と長さの関係とは逆の関係の、即ち正極側
端子（＋）が短く（Ｓ）、負極側端子（−）が長くて
（Ｌ）一部絶縁被覆された発光ダイオード９２（この型
の発光ダイオードを＋Ｓ−Ｌ型という）を併せて用い
る。２つの導電層２１、２２に接続する直流電源の２つ
の極性をリレー・スイッチを介して切換える。これら２
つの型の発光ダイオード９１、９２を多層ボードの表示
面に取付けて、リレー・スイッチで切換えると、点灯す
る発光ダイオードを切換え、即ち複数の発光ダイオード
による２つの表示パターンを切換えてサインボードを点
灯させることができる。

【００３０】次に、図１０を参照して本発明の別の実施
形態を説明する。この実施形態では、サインボードの両
面を表示面として使用する。上側の第１の表示面におい
ては、最初の実施形態と同様に、正極側端子が長く負極
側端子が短い＋Ｌ−Ｓ型の発光ダイオード１０１を使用
する。下側の第２の表示面における発光ダイオード１０
２は＋Ｓ−Ｌ型である。それぞれの長い端子の根本側の
部分は上述したように絶縁被覆されている。このような
構成において、第１および第２の表示面の発光ダイオー
ドは同時に点灯する。

【００３１】次に、図１１を参照して本発明のさらに別
の実施形態を説明する。この実施形態においては、第１
および第２の表示面のそれぞれに図９の場合のような＋
Ｌ−Ｓ型および＋Ｓ−Ｌ型の発光ダイオードを使用す
る。図９の場合のように２つの導電層２１、２２に接続
する直流電源の極性をリレー・スイッチを介して切換え
ると、サインボードの両表示面においてそれぞれ発光ダ
イオードの２つの発光パターンを切換えてサインボード
を点灯させることができる。

【００３２】次に、図１２を参照して、本発明のさらに
別の実施形態を説明する。この実施形態のサインボード
は、上側の表示面に長さの異なる２種類の発光ダイオー
ドを使用するもので、４つの絶縁層１２４〜１２７とそ
の間に挟まれた３つの導電層１２１、１２２、１２３と
を有する。第１の導電層１２１と第２の導電層１２２の
間と第１の導電層１２１と第３の導電層１２３の間とに
同じ電圧約２Ｖの別々の直流電源をそれぞれスイッチを
介して接続して、そのスイッチのオン、オフによって第
１群と第２群の発光ダイオード１２８、１２９の両方ま
たは一方の群だけを選択的に点灯させることができる。
また作動電圧の異なる２種類の発光ダイオードを混在さ
せて使用し、例えば第２群の発光ダイオード１２９とし
て作動電圧４Ｖの発光ダイオードを使用し、第１の導電
層１２１と第３の導電層１２３の間に電圧約４Ｖの直流
電源を接続することも可能である。このように３層以上
の導電層を設け、さらにそれぞれの電導層の表示面から
の距離に応じた異なる長さの端子を有する発光素子を用
意することにより、相異なる発光素子が、表示面上の任
意の位置で必要な電圧供給を受けられる。

【００３３】本発明の３つの導電層を用いる実施形態に
おいて使用し得る発光ダイオードの１対の端子の極性と
長さの関係には表１および図１３に示されているように
６種類ある。表１において、＋、−は端子の極性を、Ｓ
（短）、Ｍ（中間）、Ｌ（長）は端子の長さを示してい
る。これに作動電圧約２Ｖおよび約４Ｖ用の２種類の発
光ダイオードを使用すると合計１２種類の発光ダイオー
ドの選択肢が得られる。さらに、４色の発光ダイオード
を用いると４８種類の発光ダイオードの選択肢が得られ
る。図１３には約２Ｖと約４Ｖの直流電源の種々の形態
も示されている。

【表１】

【００３４】図１４には、サインボードの両面を表示面
として使用し、かつ３つの導電層を用いた場合の発光ダ
イオードの使用形態が示されている。

【００３５】多層ボードの表示面上で発光ダイオードを
用いて所定パターンのキャラクタ（文字、数字等）や曲
線等を表現する場合、多層ボードに個々に発光ダイオー
ドを差込むと正確なキャラクタや曲線の形状を表現する
ことが難しいので、図１５に示されているように、複数
の発光ダイオードを所定パターンの例えばＴ字状の絶縁
性の細条板（ストリップ）に差込んでそれに接着して所
定の発光ダイオード配列パターンを形成し、さらにその
所定の発光ダイオード配列パターンを多層ボードに差込
んでもよい。図１５（１）は複数の発光ダイオードが差
込まれたＴ字状絶縁性の細条板１５１の上側を示す斜視
図である。また、図１５（２）はその裏側を示す斜視図
である。図示されていないが、細条板を用いずに複数の
発光ダイオードを所定パターンに配列し、その発光部を
接着剤等で互いに固定させたりその複数の発光部に樹脂
モールドを施して一体化させてもよい。その複数の発光
ダイオードを１つ以上のグループ（群）にまとめ、各グ
ループにおいて同じ導電層に接触する複数の端子を導線
１５２等を介して共通接続し、その共通接続された端子
の中の少なくとも１つを上述したような構造に形成する
と、実際に多層ボードに差込まれる端子数を減らすこと
ができ、発光ダイオードの取扱いが簡単になる。その
際、共通接続される複数の端子の中の多層ボードに差込
まれない端子１５３、１５４は、図１５（２）に示され
ているように単に短く切っておくか、または細条板の面
に平行に外向きに折り曲げて短く切る。

【００３６】上述の実施形態の表示装置では、多層構造
体として平坦な（平面状の）面を有する多層ボードを用
いたものであるが、多層構造体は、面が平坦なものに限
らず、球面状、円筒または円錐状等の非平面の湾曲面を
有するものでもよい。

【００３７】図１６は、円錐状の多層構造体を有する表
示装置１６０の実施形態を示している。図１６（Ａ）は
表示装置１６０の外観を示しており、図１６（Ｂ）は表
示装置１６０の中心軸Ｃに沿った垂直断面図である。こ
の多層構造体１６５は、表示面１７０側からそれぞれ順
に配置された４つの絶縁性発泡プラスチック層１６１、
１６２、１６３および１６４と、２つの絶縁性発泡プラ
スチック層１６１と１６２の間に挟まれた導電層１６６
と、２つの絶縁性発泡プラスチック層１６２と１６３の
間に挟まれた別の導電層１６７と、２つの絶縁性発泡プ
ラスチック層１６３と１６４の間に挟まれたさらに別の
導電層１６８とを有する。発泡プラスチック層１６４の
外側表面から中心軸Ｃまでの距離（厚さ）は一定ではな
い。多層構造体１６５には複数の発光ダイオード１６９
ａ、１６９ｂが差込まれている。３つの導電層は直流電
源およびスイッチング制御器１７１に接続されている。

【００３８】図１７は、球状の多層構造体を有する表示
装置１７５の実施形態を示している。図１７（Ａ）は表
示装置１７５の外観を示しており、図１７（Ｂ）は表示
装置１７５の球の、中心点を通る垂直面１７Ｂで切った
断面図である。その多層構造体は、表示球面側からそれ
ぞれ順に配置された４つの絶縁性発泡プラスチック層１
８１〜１８４と、絶縁性発泡プラスチック層の間に挟ま
れた導電層１８５〜１８７とを有し、多数の発光素子が
差込まれている。この表示装置１７５は、基台１７８と
その上に球状の多層構造体を支持するロッド１７６とを
有する。ロッド１７６内には３本の給電線の束１７７が
収容されている。基台１７８内には直流電源およびスイ
ッチング制御器１７９が設けられている。その３本の給
電線は、直流電源１７９から多層構造体内のそれぞれの
導電層に接続されている。

【００３９】図１８は、表示面が複数の領域に分割され
ている多層構造体を有する表示装置２００の実施形態の
外観（斜視図）を示している。表示装置２００の多層構
造体は、第１、第２および第３の絶縁層２０１、２０２
および２０３、および第１と第２の導電層２０６および
２０７からなる多層構造体を具えている。

【００４０】図１９は、図１８の多層構造体の構成を示
すための分解図である。第１の導電層２０６は、絶縁間
隙２７６および２７７によって複数の領域３１１、３１
２および３１３に分離されており、その領域３１１、３
１２および３１３には電極２４１、２４２および２４３
がそれぞれ接続されている。第２の導電層２０７は、絶
縁間隙２７６および２７７に交差するまたは概ね直交す
る方向の絶縁間隙２７８および２７９によって複数の領
域３５１、３５２および３５３に分離されており、その
領域３５１、３５２および３５３には電極２４６、２４
７および２４８がそれぞれ接続されている。その積層構
造体において、第１の導電層２０６の領域３１１、３１
２および３１３と第２の導電層２０７の領域３５１、３
５２および３５３とは、図１９から分かるように表示面
２５０から見て互いに部分的にオーバラップしている。
電極２４１、２４２および２４３は直流電源装置２６０
の直流電源２６１、２６２および２６３の一方の極性
（例えば負）の電極に接続されている。電極２４６、２
４７および２４８はスイッチ装置２５０を介して直流電
源装置２５０の直流電源２６１、２６２および２６３の
他方の極性（例えば正）の電極に接続されている。スイ
ッチ装置２５０はマトリックス状のスイッチ２５１〜２
５９を有する。図１８の上側の多層構造体の表示面２５
０に境界線または絶縁間隙２７６、２７７、２７８およ
び２７９を投影した場合の位置が破線２７１、２７２、
２７３および２７４によって示されている。このように
して、表示面２５０は、第１と第２の導電層２０６およ
び２０７のそれぞれの互いに分離された複数の領域に対
応して、複数の表示領域２１１、２１２、２１３、２２
１、２２２、２２３、２３１、２３２および２３３に分
割されている。この複数の表示領域によって表示面２５
０の発光ダイオードは９つの表示領域にグループ化され
または分割される。

【００４１】図１８において第１の導電層２０６に給電
するための１つのスイッチ、例えば２５１をオン状態に
すると、表示領域２１１の発光素子だけが選択されて発
光する。さらに、例えばスイッチ２５１および２５５を
オン状態にすると、表示領域２１１および２２２の発光
素子が選択されて発光する。

【００４２】図２０は図１８の複数の表示領域を有する
多層構造体２００の別の構造を示すための分解図であ
る。第１絶縁層２０１は、第１の導電層２０６の絶縁間
隙２７６および２７７に対応する間隙２８１および２８
２によって複数の領域３１１、３１２および３１３に分
離されている。第３絶縁層２０３は、第２の導電層２０
７の絶縁間隙２７８および２７９に対応する間隙２８３
および２８４によって複数の部材３５１、３５２および
３５３に分離されている。第１の導電層２０６の絶縁間
隙２７６および２７７に対応する２つの溝２８５および
２８６が、第２絶縁層２０２の上面から内部に向かって
延びている。第２の導電層２０７の絶縁間隙２７８およ
び２７９に対応する２つの溝２８７および２８８が、第
２絶縁層２０２の下面から内部に向かって延びている。
絶縁層のその間隙および溝は、空き空間としてもよく、
または絶縁性のゴムまたはビニルのシートによってその
空間を埋めてもよい。

【００４３】図２０に示した構造体は、積層ボードにそ
の上面から間隙２８１および２８２の位置に、表示面側
から第２の絶縁層２０２の内部に達するように切り込み
を入れ、それによって間隙２８１および２８２と第１の
導電層２０６の間隙２７６および２７７と第２の絶縁層
２０２の溝２８５および２８６とを形成し、また、積層
ボードにその下面から間隙２８３および２８４の位置
に、底面から第２の絶縁層２０２の内部に達するように
切り込みを入れ、それによって間隙２８３および２８４
と第２の導電層２０７の間隙２７８および２７９と第２
の絶縁層２０２の溝２８７および２８８とを形成して得
られる。このようにして、図１８および１９に示した表
示装置２００と基本的に同じ表示装置が簡単な方法で作
成できる。

【００４４】図２１は、図１８の複数の表示領域を有す
る多層構造体２００の別の構造を示すための分解図であ
る。この図において、第１の導電層２０６は、表示領域
２１１〜２３３に対応して複数の領域３７１〜３７９に
分離されている。第１の導電層２０６の複数の領域３７
１〜３７９には電極３８１〜３８９がそれぞれ接続され
ている。第２の導電層２０７は電極３９１に接続されて
いる。電極３８１〜３８９はそれぞれ図示されていない
個々のスイッチを介して図示されていない直流電源の一
方の極性の電極に接続されている。電極３９１は直流電
源の他方の極性の電極に接続されている。この構成によ
って、個々のスイッチをオン状態にすると、対応する個
々の表示領域の発光素子だけが選択されて発光する。

【００４５】本発明による表示装置においては、複数の
導電層を用い、それぞれ受電する導電層の位置（深さ）
が異なる２つの端子を有する発光素子を用いるので、１
つの導電層位置に２つ以上の所定導体ストリップ・パタ
ーンを形成しなくても、発光素子の各端子に所定電位を
与えることができる。これに対して、プリント基板上に
１つ以上の発光素子を配置する場合には、基板上に少な
くとも２つの電位を与える導体配線パターンを形成する
必要があるであろう。

【００４６】本発明に従う発光素子を有する表示装置に
は次のような用途がある。（１）アート表示装置。発光
素子を有するサインボードは、芸術的表現の媒体として
アート・サインボードに応用できる。また、看板や標識
として使用することもできる。さらに、そのアート・サ
インボードを子供用の玩具として利用することができ
る。図１７に示した表示装置は例えば光る球状装飾品と
して使用できる。（２）切換え型サインボード。上述し
たように複数の群の発光ダイオードをスイッチを介して
切換えて発光させることによって、複数の情報を切換え
て表示することができる。例えば、駐車場の満車を示す
「満」と空きスペースの存在を示す「空」をスイッチで
切換えて表示することができる。（３）遊戯用の製品。
例えば、上述のサインボードをすごろくの駒の形状に加
工して使用することができる。（４）大型の地域案内地
図や観光案内地図。大型のサインボードの表示面に地図
を描き、発光ダイオードを取付けることによって名所旧
跡や特定の施設の位置を表示でき、状況の変化に応じて
その発光ダイオードの差込み位置を柔軟に追加または変
更することができる。（５）建材。壁、天井および扉等
の建材として使用すると、意匠性のある建材になる。
（６）工芸品。サインボードを薄い円盤状に形成して電
池内蔵の棒状の手持ち部を付加すると意匠性のある「光
るうちわ」が形成される。その他の工芸品にも応用可能
である。

【００４７】以上説明した実施形態は典型例として挙げ
たに過ぎず、当業者であれば本発明の原理および範囲を
逸脱することなく種々の変形を行えることは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態の外観（斜視図）
を示している。

【図２】図２は、本発明の表示装置の原理を示す図であ
る。

【図３】図３は、図２のサインボードの線３−３で切っ
た垂直断面図である。

【図４】図４は、導電層の種々の実施例を示している。

【図５】図５は、発光ダイオードの種々の実施例を示し
ている。

【図６】図６は、発光ダイオードの端子を多層ボードに
直接突き刺した例を示している。

【図７】図７は、発光ダイオードの各端子の先端部を示
している。

【図８】図８（Ａ）は、導電層と給電ケーブルとの接続
法を例示している。図８（Ｂ）は、導電層と給電ケーブ
ルとの別の接続法を例示している。図８（Ｃ）は給電用
銅板の変形例を示している。

【図９】図９は、リレー・スイッチを介した電源の接続
法を例示している。

【図１０】図１０は、２つの表示面を有するサインボー
ドにおける同時に点灯する発光ダイオードの配置を示し
ている。

【図１１】図１１は、２つの表示面を有するサインボー
ドにおける選択的に点灯する発光ダイオードの配置を示
している。

【図１２】図１２は、作動電圧の異なる２種類の発光ダ
イオードを使用したサインボードを示している。

【図１３】図１３は、３つの導電層を使用するサインボ
ードにおける種々の発光ダイオードの１対の端子の長さ
を示している。

【図１４】図１４は、３つの導電層と２つの表示面とを
有するサインボードにおける種々の発光ダイオードを示
している。

【図１５】図１５は、所定パターンのストリップに結線
して取付けられ差込み端子数を減少させた複数の発光ダ
イオードを示している。

【図１６】図１６（Ａ）は、円錐状の多層構造体を有す
る表示装置の実施形態の外観（側面図）を示している。
図１６（Ｂ）はこの表示装置の垂直断面図である。

【図１７】図１７（Ａ）は、球状の多層構造体を有する
表示装置の実施形態の外観（側面図）を示している。図
１７（Ｂ）はこの表示装置の垂直断面図である。

【図１８】図１８は、導電層が複数の領域に分割されて
いる多層構造体を有する表示装置の実施形態の外観（斜
視図）を示している。

【図１９】図１９は、図１８の多層構造体の構造を示す
ための図である。

【図２０】図２０は、図１８の多層構造体２００の別の
構造を示すための図である。

【図２１】図２１は、図１８の多層構造体２００の別の
構造を示すための図である。

【符号の説明】

１０ 多層ボード １１、１２、１３ 発泡プラスチック・ボード ２１、２２ 導電層 ３１ 発光ダイオード ４２、４３ 発光ダイオードの端子 １６ 直流電源 ４４ 端子の絶縁性被覆

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示面側からそれぞれ順に配置された第
   １と第２と第３の絶縁性層と、前記第１と第２の絶縁性
   層の間に挟まれた第１の導電性層と、前記第２と第３の
   絶縁性層の間に挟まれた第２の導電性層とを有する多層
   構造体と、 前記多層構造体の前記表示面に取付けられる複数の発光
   素子と、を具える表示装置であって、 前記第１と第２と第３の絶縁性層は、針状物によって突
   き刺して孔を開けることができる素材からなるものであ
   り、前記第１と第２の導電性層は、針状物によって突き
   刺して孔を開けることができる繊維を含む層であり、 前記複数の発光素子の各々は長い導体端子と短い導体端
   子とを有し、この両導体端子の対は前記多層構造体に前
   記表示面側から差込まれ、前記両導体端子の対は前記多
   層構造体の前記表示面における実質的に任意の位置に差
   込み可能なものであり、 前記長い導体端子は前記多層構造体に前記表示面側から
   差込まれることによって前記第１と第２の絶縁性層と前
   記第１の導電性層とを貫通して前記第２の導電性層に接
   触し、前記長い導体端子は前記多層構造体における前記
   第１の導電性層の位置に対応する部分に絶縁被覆を有し
   ていて前記第１の導電性層に対して絶縁され、 前記短い導体端子は前記多層構造体に前記表示面側から
   差込まれることによって前記第１の絶縁性層を貫通して
   前記第１の導電性層に接触するものである、 表示装置。
2. 【請求項２】 表示面側からそれぞれ順に配置された第
   １と第２と第３の絶縁性発泡プラスチック層と、前記第
   １と第２の絶縁性発泡プラスチック層の間に挟まれた第
   １の導電性層と、前記第２と第３の絶縁性発泡プラスチ
   ック層の間に挟まれた第２の導電性層とを有する多層構
   造体と、 前記多層構造体の前記表示面に取付けられる複数の発光
   半導体素子と、 を具える表示装置であって、 前記第１と第２と第３の絶縁性発泡プラスチック層は針
   状物によって突き刺して孔を開けることができるもので
   あり、前記第１と第２の導電性層は針状物によって突き
   刺して孔を開けることができる繊維を含む層であり、 前記複数の発光半導体素子の各々は第１と第２の導体端
   子を有し、この両導体端子の対は前記多層構造体に前記
   表示面側から差込まれ、前記両導体端子の対は前記多層
   構造体の表示面における実質的に任意の位置に差込み可
   能なものであり、 前記第１の導体端子は前記多層構造体に前記表示面側か
   ら差込まれることによって前記第１と第２の絶縁性発泡
   プラスチック層と前記第１の導電性層とを貫通して前記
   第２の導電性層に接触し、前記第１の導体端子は前記多
   層構造体における前記第１の導電性層の位置に対応する
   部分に絶縁被覆を有していて前記第１の導電性層に対し
   て絶縁され、 前記第２の導体端子は前記多層構造体に前記表示面側か
   ら差込まれることによって前記第１の絶縁性発泡プラス
   チック層を貫通して前記第１の導電性層に接触するもの
   である、 表示装置。
3. 【請求項３】 表示面側からそれぞれ順に配置された第
   １と第２と第３の絶縁性層と、前記第１と第２の絶縁性
   層の間に挟まれた第１の導電性層と、前記第２と第３の
   絶縁性層の間に挟まれた第２の導電性層とを有する多層
   構造体と、 前記多層構造体の前記表示面に取付けられる複数の発光
   素子と、を具える表示装置であって、 前記第１と第２と第３の絶縁性層と前記第１と第２の導
   電性層とは、針状物によって突き刺して孔を開けること
   ができる素材からなるものであり、 前記第１と第２の導電性層のうちの少なくとも一方は、
   互いに分離された任意の形状の複数の領域に分割されて
   おり、 前記複数の発光素子の各々は長い導体端子と短い導体端
   子とを有し、この両導体端子の対は前記多層構造体に差
   込まれ、前記両導体端子の対は前記多層構造体の前記表
   示面における実質的に任意の位置に差込み可能なもので
   あり、 前記長い導体端子は前記多層構造体に差込まれることに
   よって前記第１と第２の絶縁性層と前記第１の導電性層
   とを貫通して前記第２の導電性層に接触し、前記長い導
   体端子は前記多層構造体における前記第１の導電性層の
   位置に対応する部分に絶縁被覆を有していて前記第１の
   導電性層に対して絶縁され、 前記短い導体端子は前記多層構造体に差込まれることに
   よって前記第１の絶縁性層を貫通して前記第１の導電性
   層に接触するものである、 表示装置。
4. 【請求項４】 表示面側から順に配置された第１と第２
   と第３の絶縁性発泡プラスチック層と、 前記第１と第２の絶縁性発泡プラスチック層の間に挟ま
   れた第１の導電性層と、 前記第２と第３の絶縁性発泡プラスチック層の間に挟ま
   れた第２の導電性層と、を有し、 前記第１と第２と第３の絶縁性発泡プラスチック層は針
   状物によって突き刺して孔を開けることができるもので
   あり、前記第１と第２の導電性層は針状物によって突き
   刺して孔を開けることができる繊維を含む層であり、 前記表示面における実質的に任意の位置に発光素子の導
   体端子を差込み可能な、表示装置用多層構造体。
5. 【請求項５】 発光部と、 互いにほぼ平行な長い導体端子と短い導体端子と、を有
   し、 前記長い導体端子は、前記短い導体端子の長さに対応す
   る前記発光部側の端子部分の少なくとも所定の一部に絶
   縁被覆を有するものであり、 前記絶縁被覆はテーパ形状または先細の形状を有するも
   のである、 表示装置用発光ダイオード。